32 berpengaruh terhadap hasil dari sebuah eksperimen misalnya percobaan untuk
mencari besarnya gaya gesekan pada benda yang bergerak dalam fluida. e.
Sintesis
Synthesis
C5 Sintesis merupakan kategori yang mencakup kemampuan untuk
membentuk suatu kesatuan atau pola baru, bagian-bagian dihubungkan satu sama lain sehingga tercipta suatu bentuk baru. Sebagai contoh dalam kegiatan belajar
Fisika antara lain adalah siswa dapat memprediksi hasil dari suatu percobaan dengan didasarkan pada teori, siswa dapat menemukan penyelesaian masalah
seperti kemampuan untuk menyimpulkan suatu konsep berdasarkan hasil percobaan.
f. Evaluasi
Evaluation
C6 Evaluasi merupakan kategori yang mencakup kemampuan untuk
membentuk suatu pendapat mengenai sesuatu atau beberapa hal, bersama dengan pertanggungjawaban pendapat itu, yang berdasarkan kriteria tertentu. Sebagai
contoh dalam kegiatan belajar Fisika antara lain adalah siswa mampu mempresentasikan laporan hasil percobaan di depan guru maupun di depan siswa
yang lain dimana dalam kegiatan tersebut siswa mampu untuk mempertahankan pandapat dan beradu argumentasi.
Kategori-kategori ini disusun secara hirarkis, sehingga menjadi taraf- taraf yang semakin menjadi bersifat kompleks, mulai dari yang pertama sampai
dengan yang terakhir. Untuk pembelajaran ditingkat SMA, jenjang kognitif yang ditekankan adalah pada jenjang pengetahuan, pemahaman, penerapan, dan analisis
atau jenjang C1 sampai dengan jenjang C4
8. Konsep Fluida Statis
a. Fluida Statis
1 Tekanan Hidrostatik
Dalam fluida, konsep tekanan memegang peranan penting. Tekanan didefinisikan sebagai gaya per satuan luas. Jika gaya sebesar F bekerja secara
merata dan tegak lurus pada suatu permukaan yang luasnya A, maka tekanan P pada permukaan itu dirumuskan sebagai :
33
A F
P = dengan,
P = tekanan Nm
2
F = gaya pada permukaan N A = luas permukaan m
2
Sedangkan tekanan di dalam zat cair disebabkan oleh adanya gaya gravitasi yang bekerja pada tiap bagian zat cair, besar tekanan itu tergantung pada kedalaman,
makin dalam letak suatu bagian zat cair, makin besar tekanan pada bagian itu. Tekanan di dalam fluida statis yang diakibatkan oleh adanya gaya
gravitasi disebut tekanan hidrostatika. Tekanan hidrostatika yang semakin besar dapat kita rasakan ketika sedang menyelam. Untuk mencapai kedalaman yang
cukup besar, seorang penyelam memerlukan gaya yang lebih besar karena tekanan hidrostatika yang menekan penyelam itu semakin besar pada tempat yang semakin
dalam. Pada suatu silinder yang berisi fluida, misalnya air dengan massa jenis r
pada kedalaman h dari permukaan fluida, seperti gambar berikut.
Gambar 2.1. Fluida Dalam Sebuah Bejana Tekanan hidrostatik yang bekerja pada alas silinder dihasilkan oleh berat
fluida dalam silinder. Berat fluida dapat kita hitung dengan cara berikut. Berat fluida = mg = rVg = rAhg
dengan r : massa jenis fluida, A : luas penampang, h : kedalaman, dan g : percepatan gravitasi.
.
A X
h keterangan :
h = kedalaman fluida A = luas penampang
silinder X = titik tinjauan pada
alas silinder
34 Besar tekanan hidrostatika di dasar silinder :
ρgh A
ρAhg fluida
alas luas
fluida berat
P
h
= =
= dengan,
P
h
: tekanan hidrostatika Nm
2
= Pa g : percepatan gravitasi ms
2
h : kedalaman fluida m Hukum pokok hidrostatika berbunyi semua titik yang terletak pada suatu
bidang datar horizontal di dalam zat cair yang sejenis memiliki tekanan yang sama.
Pada lapisan atas zat cair bekerja tekanan atmosfer. Atmosfer adalah lapisan udara yang menyelimuti bumi. Pada tiap bagian atmosfer bekerja gaya
tarik gravitasi. Makin ke bawah makin berat lapisan udara. Oleh karena itu makin rendah suatu tempat, makin tinggi tekanan atmosfernya. Di permukaan laut,
tekanan atmosfer bernilai 1 atm atau 1,01 x 10
5
Pa.
Gambar 2.2. Tekanan Mutlak Pada Kedalaman h Adalah P = Po+rgh
Tekanan di suatu titik di dalam fluida yang sebenarnya disebut tekanan mutlak, dapat dihitung dengan rumus :
ρgh P
P P
P
h
+ =
+ =
dengan P : tekanan atmosfer atau tekanan udara luar.
2 Hukum Pascal
Blaise Pascal, seorang ilmuwan Prancis menyatakan bahwa ketika perubahan tekanan diberikan pada suatu fluida pada ruang tertutup, perubahan
u
.
.
P
P h
udara
35 tersebut akan diteruskan sama besar ke segala arah. Pernyataan ini akhirnya
dikenal sebagai Hukum Pascal. Jika misalnya zat cair diberi tekanan sebesar P, maka setiap bagian zat
cair dan dinding bejana mengalami tekanan sebesar P. Jadi, hukum Pascal dapat dinyatakan sebagai berikut, tekanan yang diadakan dari luar kepada fluida yang
ada dalam ruang tertutup akan diteruskan oleh fluida itu ke segala arah dengan sama rata.
Gambar 2.3. Pipa U Berisi Fluida Dilengkapi Pengisap Di
Kedua Kakinya Alat pada gambar 2.3 adalah bejana berhubungan yang dilengkapi
dengan torak pengisap yang luas penampangnya berbeda, yaitu
1
A
2
A
. Kita anggap antara torak dan dinding tak ada gesekan. Di dalam bejana terdapat zat
cair. Jika pada torak yang luasnya
1
A
dikerjakan gaya sebesar
1
F
yang arahnya ke bawah, maka zat cair dalam bejana mengalami tekanan
1 1
A F
P = Tekanan P diteruskan sama rata ke segala arah di dalam bejana, termasuk di torak
yang luasnya
2
A
. Kita dapat menghitung gaya yang dialami oleh torak di sebelah kanan dengan mengalikan tekanan P dengan luas penampang torak
2
A
. Jika F
1
A
2
A
1
F
2
36 permukaan A
1
dan A
2
berada dalam bidang horisontal dan gaya itu disebut
2
F
, maka
2 1
1 2
2
A A
F PA
F =
= Dari persamaan ini diperoleh,
2 2
1 1
A F
A F =
Hukum Pascal banyak dimanfaatkan untuk membantu pekerjaan manusia. Contoh alat yang prinsip kerjanya berdasarkan hukum Pascal adalah
dongkrak hidrolik, pompa hidrolik, mesin hidrolik pengangkat mobil, dll. 3
Hukum Archimedes Gaya ke atas yang diberikan oleh suatu benda di dalam zat cair dapat
dirumuskan sebagai ρVg
F
a
=
mg ρVg =
adalah berat zat cair yang dipindahkan oleh benda, sebab
ρ
adalah massa jenis zat cair. Dengan demikian
a
F dapat diartikan sebagai gaya ke atas sama dengan berat zat cair yang dipindahkan.
Secara umum hukum Archimedes dapat dinyatakan sebagai berikut, sebuah benda yang tercelup sebagian atau seluruhnya ke dalam zat cair akan
mengalami gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindahkan.
a Mengapung
Gambar 2.4. Balok Kayu yang Terapung Dalam Fluida
37 Gambar 2.4. di atas menunjukkan sebuah balok kayu yang mengapung
pada permukaan suatu fluida. Suatu benda dikatakan terapung apabila ada bagian benda yang muncul di atas permukaan fluida. Dalam keadaan ini berat benda yang
tercelup dalam fluida sama dengan gaya ke atas.
F
y
= å
benda a
w F =
g V
ρ g
V ρ
b b
t f
=
b t
f b
V V
ρ ρ =
dengan,
a
F = gaya ke atas
b
ρ = massa jenis benda
f
ρ
= massa jenis fluida
t
V = volume benda tercelup
b
V = volume benda Oleh karena hanya sebagian benda yang tercelup di dalam air, volume zat
cair yang dipindahkan sama dengan volume benda yang tercelup di dalam air, dan ini lebih kecil daripada volume benda.
1 V
V
b t
, hasilnya disubstitusikan akan kita peroleh
fluida benda
ρ ρ
b Melayang
38 Gambar 2.5. Balok Kayu Melayang pada Fluida
Gambar 2.5. menunjukkan sebuah balok kayu yang melayang pada suatu fluida. Suatu benda dikatakan melayang jika benda tersebut tidak terletak di dasar
bejana dan tidak ada bagian yang muncul di atas permukaan fluida. Dalam keadaan ini berat benda sama dengan gaya tekan ke atas dan volume benda yang
tercelup sama dengan volume zat cair yang dipindahkan.
a benda
F w
= g
V ρ
g V
ρ
t f
b b
=
fluida benda
ρ ρ
= dengan,
a
F = gaya ke atas
b
ρ = massa jenis benda
f
ρ
= massa jenis fluida
t
V = volume benda tercelup
b
V = volume benda c
Tenggelam
Gambar 2.6. Balok Besi yang Tenggelam pada Fluida Gambar 2.6. menunjukkan sebuah balok besi yang tenggelam pada suatu
fluida. Benda dikatakan tenggelam jika benda turun sampai kedasar. Hal ini terjadi karena berat benda lebih besar dari gaya tekan ke atas. Pada peristiwa ini,
volume benda yang tercelup di dalam fluida sama dengan volume total benda yang mengapung.
39
r
benda
r
fluida
dengan, F
a
= gaya ke atas r
b
= massa jenis benda r
f
= massa jenis fluida V
t
= volume benda tercelup V
b
= volume benda
b. Tegangan Permukaan Zat Cair, Kapilaritas, dan Viskositas Fluida
